TWM406872U - Power management circuit - Google Patents

Description

M406872 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本新型係有關一種電源瞢 指-種在供電給負載電路時又处源、官理方法，特別是 及電源管理方法。 月b電池充電的電源管理電路 【先前技術】 _第!_示先前技術麵管理電路之 =換調節電路i!接收與輸出電 斤 以將輸入電壓Vin轉為輸出雷厭v , __口投訊號 且輸出雷厭v Π心出電壓供應給負載電路12， 透過線性調節電路13對電池U充電。立 二1=1 二可為同步或非同步之降壓型功率轉換電 映刪功率轉

固— 線丨生凋郎電路13例如為第2E ，所不之電路。核輸_Mv〇ut簡在最小輸出電壓 ^供應負載電路12之需要，因此需要輸出電壓 侦^路15，來接收輸出電壓偏，並轉換為回授訊號輸入 =換調節電路11;切換調節電路11根據回授訊號，切換功 關以將輸人電壓Vin轉換為輸出電壓VGut，並將輸出電 壓Vout控制在最小輸出電壓乂爪匕之上。 此種先前技射，輸出電壓Vout㈣線性調節電路〇 來對電池Μ充電時，若輸出電壓v〇ut與電池電壓伽的電 壓差較大’會造成耗能與散熱的問題。對此，美國專利第 7,71〇,〇79號揭露-種電源f理電路，藉由控制輸出電壓v〇ut 與電池電壓Vbat的電壓差，來改善上述問題 。不過，在美國 專利第7,710,079號所設計的電路中，必須使用三輸入誤差放 大器，根據輸出電壓Vout、電池電壓Vbat、及一固定參考電 ：· 壓三者間的比較，來控制輸出電壓vout與電池電壓¥1)泔的· 電壓差，並提供適當的輸出電壓V〇ut給負載電路丨2。 本創作採用不同的方式，僅需使用一般雙輸入誤差放大 器，根據輸出電壓Vout和電池電壓Vbat，即可達成同樣的作 用，改善電路耗能與散熱的問題，提高電源管理的效率。 【新型内容】 本創作目的在提供一種電源管理電路。 為達上述之目的，本創作提供了一種電源管理電路，包獷 含：第一電壓調節電路，根據一壓差控制訊號，將一輸入電 壓轉換為一輸出電壓；第二電壓調節電路，耦接於該輸出電 壓與一電池之間；以及壓差控制電路，接收該輸出電壓與該 電池之電壓，並輸出該壓差控制訊號，控制該第一電壓調節 電路，使得當該電池電壓未超過一最小輸出電壓時，該輸出 電壓大於該最小輸出電壓，而當該電池電壓超過該最小輸出 電壓時’該輸出電壓大於該電池電壓一差值；其中，該愿差 控制電路包括：一電池參考電壓決定電路，根據該電池電壓， 產生與電池電壓相關之電池參考電壓；以及一誤差放大咢， 接收該輸出電壓與該電池參考電壓，以產生該壓差控制訊號。· 在其中一種實施型態中，當該電池電壓未超過一最小輪 出電壓時，電池參考電壓(沪電池電壓），其中β為正^ 數電壓，6為介於〇和1之間的正實數；當該電池電壓超過兮 最小輸出電壓時’電池參考電壓=電池電壓+Δν，其中 為預設的最低差值。 該電池參考電壓決定電路有各種實施方式，在其中一種 ΐνΐΗ^υΌδ/Ζ ^施中’⑦電池參考電壓決定電路包括 t接收該電池電壓，並賴該電池餅產生該電齡3 ί另—種實施型態中’該電池參考電壓決定電路包括一 路帛—線性轉換電路、以及第二線性轉換電路，該 絲搞♦路根據該電池電壓選擇將該電池電壓輸人該第一線性 鼓魅路作第—線性轉換，或將該電池電壓輸人該第二線性 、路作第二線性轉換，以產生該電池參考電壓。 在又另—種實施麵中，當其中該電池參考決定電 匕括分壓電路，接收該電池電壓，並根據該電池電壓， 產生第一電池分壓訊號與第二電池分壓訊號；-第-加法電 路將該第1池分壓訊號與第-偏壓相加後輸出；-第二 加法電路’將第二偏壓減去該第二電池分壓訊紐輸出；以 及一選擇電路，根據該電池電壓，·根據該第—加法電路 之輸出產生該電池參考電麼’或是根據該第二加法電路之輸 出做為該電池參考電壓。 底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本創作之 目的、技術内容、特點及其所達成之功效。 【實施方式】 請參閱第3Α-3Β圖，顯示本創作的第一個實施例。如第 3Α圖所示，電源管理電路2〇包含第一電壓調節電路2ι、 第二電壓調節電路22、與壓差控制電路23。其中，第一電壓 調節電路21根據壓差控制訊號，將輸入電壓Vin轉換為輸出 電壓Vout，以供應電源予電池14及負載電路12。第一電壓調 節電路21可包括但不限於如第2A_2D圖所示之降壓型切換 5 M406872 調節電路或升壓型切換調節電路。第二電壓調節電路22可以 為但不限於為第2A-2D圖所示之降壓型切換調節電路或升 · 壓型切換調節電路，或第2E圖所示之線性調節電路。 壓差控制電路23接收輸出電壓v〇ut與電池電壓Vbat，並 輸出壓差控制訊號至第一電壓調節電路21，以控制輸出電壓

Vout ’產生如第4圖所示輸出電壓v〇ut與電池電壓Vbat及最 小輸出電壓Vmin間的關係。其中，當電池電壓Vbat未超過 和咼於最小輸出電壓Vmin時，輸出電壓乂〇说變換為不同的曲 線：（1)當電池電壓Vbat高於最小輸出電壓Vmin時，輸出電 壓Vout稍高於電池電壓vbat 一差值（兩者間的差值可為常數 j 或非常數’但宜維持於一個預設的最低值，以減低第二電壓調 知電路22的耗能）·’（2)當電池電壓vbat未超過最小輸出電 壓Vmin時，輸出電壓Vout與電池電壓Vbat無關，而可為稍 尚於最小輸出電壓Vmin的任何值，此時輸出電壓v〇ut可以為 任何心式的曲線，圖示僅是舉例，可不必如圖所示為負斜率的 直線。 壓差控制電路23的實施例請參閱第3B圖，其包括：電 池參考電壓決定電路231與誤差放大器232。誤差放大器232 根據輸出電壓Vout與電池參考電壓來產生壓差控制訊號，以· 輪入第一電壓調節電路21。根據迴路反饋平衡機制，當整體 電路達到平衡時，誤差放大器232的兩輸入端將位於相同的電 位，因此藉由適當控制電池參考電壓，即可達成第4圖所示的 關係。電池參考電壓為電池參考電壓決定電路231根據電池電 壓Vbat來產生，電池參考電壓決定電路的第一個實施例請參 閱第5圖’本實施例中’電池參考電壓決定電路23ι例如可包 含一個電壓對照表電路23丨丨（v〇ltage Mapping Table Cireuit) 5 6 、、據電池電壓Vbat的高低，決定電池參考電壓，例如當電 ·向於最小輸出壓Vmin時，其輸出之電池參考 、為Vbat+Δν ’其巾為前述預設的最低值；當電池電壓 古未超過最小輸出電壓Vmin時，其輸出之電池參考電壓為 门於最小輸丨電壓Vmin之任何適當值。 第ό圖顯不電池參考電壓決定電路231的第二個實施例， 施例中電池參考電壓決定電路231包含選擇電路繼、 線! 生轉換電路加、與第二線性轉換電路况4。選擇電 2312根制電池電壓㈣辦將電池·伽輸入第一 2轉換電路2313作帛—雜職，或將電池電壓vb_ 線性轉換電路2314作第二線性轉換，以產生該電池參 、。舉例而言，例如當電池電麼vbat未超過最小輸出電 mm時’選擇電路2312選擇將電池電壓彻輸入第一 :，換電路2313作第-線性轉換，例如但不限於為，將電 ’參考電顧電池雜之線性_設定為： 電池參考 = WVbat .···..公式⑴ 電壓，0為介於0和1之間的正實數。而當電 電Vbat超過最小輸出電壓Vmin時，選擇電路加 f將電池電壓Vb讀入第二線性轉換電路2314作第二線性 設=但不限於為，將電池參考電顧電池韻之線性

電池參考電愿=Vbat + AV 其中AV為前述預設的最低值。 ㈣根^上€池參考錢所產生_差控織號，輸入第-^調fr電路21後，即可控制輪出電壓漏 壓伽未超過最小輸出輕⑽時，輸出電 於最小輸出電壓Vmin，& Αλ7 i 左方時，輸出電壓V〇Ut呈現類似第4圖 左方的負斜率直線。當麸 不限為所舉例的形式 公式〇)也可改為任何其他形式， 實施·^參’顯7f池參考電壓決定電路231的第三個 電參考電壓決定電路231包括分壓電路部、第 3電第：加法電路2317、以及選擇電路測。 地雷㈣函二但不限於為包含串接於輸出電壓v〇ut與接 電池電i阻’如第7圖所示，分a電路2315可將 別幹入第電池麵峨與第二電池雜訊號，並分 另m入第-加法電路2316與第二加法電路2317，其中 2池分壓職例如但不限於為電池電a編，耐二電 f峨為電池電壓Vbat的分數，例如但不限於為⑽Vbat。 ^一加法電路2316將第一電池分壓訊號Vbat與第-偏例 如但不限於為G.2V相加後輸出至選擇電路2318 ;第二加 路2317，將第二，例如但不限於為4V減去第二電池分壓 訊號(l/3)Vbat後輸出至選擇電路2318。 選擇電路2318，根據電池電壓Vbat是否超過最小 麼Vmin，選擇將第一加法電路2316之輸出為電池參考電壓， 或是將第二加法電路23】7之輸出為電池參考電壓。對照公式 ⑴’本實施例也同樣在f池隸Vbat未超過 出、= v-時，使電池參考電壓，,.Vbat，其中心： 壓（4V)』為介於之關正實數（1/3);而在電 壓Vbat超過最小輸出電壓Vmin時，使電池參考電壓=汎（

+ AV，其中Δν為〇.2V。當然:，以上數值皆為 I 種變換。 作谷

Claims (1)

1. M406872 第丨__專利申請雜正頁（無劃線版)六、申請專利範圍： L 一種電源管理電路，包含： 第一電壓調節電路，根據一壓 轉換為一輸出電壓；

   將一輪入電壓 I控制訊號， 第二電壓調節電路， 及 相接於該—電壓與—電池之間； 以 壓差控制電路，接收該輸出電壓與 .該電池之電壓，並輪 電壓未超過-最小輸出電壓時，該輪出電壓大池 電壓，而當該電池電壓超過該最小輪 二=出 大於該電池電壓-差值； 出電壓 其中，該壓差控制電路包括： 根據該電池電壓， ;以及 產生與 一電池參考電壓決定電路， 電池電壓相關之電池參考電壓 以;咖綱鱗考電壓， 2:壓 電池參考電壓電池電壓）， 其中《為正實數電壓，έ為介於〇和i之間的正實數； 當該電池電壓超過該最小輸出電壓時， 電池參考電壓=電池電壓+Δν， 其中AV為預設的最低差值。 3.如申睛專利制第1項所述之電源管理電路，其中該第一 電愿調即f路為降㈣城調節電路或升㈣切換調節電 M406872 r 々.· 〆... -,* . 第100200042專利申請案修正頁（無割線版） ’丨'刀〖 ：V . 4. 如申请專利範圍第1項所述之^^理電路，苴中， ， 電壓調節電路為降壓型切換調節電路、升壓型切換^ , 路、或線性調節電路。 °即電 5. 如申請專利範圍第1項所述之電源管理電路，其中 參考電壓決定電路包括1輯照表電路，接收該. 壓，並對照該電池電壓產生該電池參考電壓。 m 6·如申請專利範圍帛1項輯之電源管理電路，其中該 參考電壓決定電路包括-選擇電路、第—線性轉換電路、以‘ 及第二線性賴電路’闕擇電路轉該電池電壓鄉 電池電壓輸入該第-線性轉換電路作第一線性轉換，或將該J 電池電壓輸入該第二線性轉換電路作第二線性轉換，以 該電池參考電壓。 7. 如申清專利範圍第i項所述之電源管理電路， 參考電壓決定電路包括： | -分壓電路，接收該電池電壓，並根據該電池電壓，產生 第一電池分壓訊號與第二電池分壓訊號； -第-加法電路’將該第一電池分壓訊號與第一偏壓相加 後輸出； — 第一加法電路’將第一偏壓減去該第二電池分壓訊號後 輸出；以及 -選擇電路’根據該電池電壓，選擇根據該第一加法電路 之輸出產生该電池參考電壓，或是根據該第二加法電路之輸 出做為該電池參考電磨。 8. 如申凊專利範圍第1項所述之電源管理電路，更包含一電( 流判斷電路，用以偵測流入該第一電壓調節電路之輸入電流， 以保持該輸入電流在正常操作時不超過一設定值。 12